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快速真空变压吸附制氧的排放气充压过程研究被引量：7: 2015年; 测试了微型制氧吸附剂的平衡吸附特性,在此基础上选出适合快速真空变压吸附制氧的吸附剂.针对传统的单塔两步快速变压吸附制氧含量低问题,提出了提高产品气氧含量的单塔快速变压吸附制氧的排放气和原料气组合充压流程,并对该流程进行实验研究.结果表明:在单塔快速真空变压吸附制氧过程中,采用排放气和原料气组合充压流程可以有效提高产品气氧含量.充压前排放气的压力和氧含量是影响产品气氧含量的关键参数,采取合适的排放气压力和较高氧含量的排放气可获得更高的产品气氧含量.在吸附和解吸压力分别为240 k Pa和60 k Pa时,采用排放气和原料气组合充压的快速真空变压吸附流程可获得氧体积分数90%的产品气,其产氧率为325.08 L·h-1·kg-1.; 祝显强刘应书焦璐璐杨雄刘文海; 关键词：制氧吸附剂

弥散供氧流动特性及其富氧效果被引量：16: 2015年; 研究了大空间局部圆形出氧口弥散供氧流动特性及其富氧效果.弥散供氧轴向最大速度和氧气轴向最大浓度均随轴向距离增加而衰减,且在轴向x=0-0.6m范围内具有很大速度梯度和浓度梯度.不同出流速度下弥散形成的富氧区域形状是相似的,较小管径下富氧区域下游的浓度轮廓更接近＂半椭圆＂形,弥散范围更大;拟合得到富氧区域外边界扩展半宽度随轴向距离变化的关系式及富氧面积随出流流量变化的关系式.相同流量的富氧采用双出氧口弥散形成的富氧面积比单出氧口弥散形成的富氧面积减少约10%;相同流量的富氧以6mm管径弥散形成的富氧面积比8mm管径的富氧面积增加约10%.; 刘应书祝显强曹永正杨雄刘文海; 关键词：供氧弥散流动特性

吸附及解吸压力对快速变压吸附床内速度及循环性能的影响被引量：8: 2016年; 快速(真空)变压吸附循环周期较短,床层压力周期性变化快,使吸附床内流动及传热传质特性变化较大,本文研究吸附及解吸压力对快速变压吸附制氧床内速度及循环性能的影响.快速变压吸附(rapid pressure swing adsorption,RPSA)循环中原料气充压阶段气流速度远大于顺流的气体流速极限值,快速真空变压吸附(rapid vacuum pressure swing adsorption,RVPSA)循环中原料气充压阶段气流速度略大于顺流的气体流速极限值,而RPSA循环和RVPSA循环中放空降压阶段气流速度均较大.在所研究的吸附和解吸压力范围内,RPSA循环和RVPSA循环中气体温度在循环周期内变化均约为10℃,而RVPSA循环中气体温度在循环周期内温度梯度更大.RPSA循环中吸附压力越高,氧气回收率越高,床层因子越小;而RVPSA循环中解吸压力越低,氧气回收率越高,床层因子越小.; 祝显强刘应书杨雄刘文海李永玲; 关键词：制氧变压吸附循环性能数值模拟

高原低气压环境局部弥散供氧特性被引量：15: 2016年; 基于实验和模拟研究了高原低气压环境富氧室内局部弥散供氧圆形出氧口供氧特性.结果表明,高原低气压环境局部弥散供氧流动轴向最大速度和氧气摩尔浓度均随轴向距离增加而衰减,且在轴向0~1.5m范围内具有很大的速度梯度和浓度梯度.不同海拔高度上弥散供氧形成的富氧区域形状是相似的,为'半椭圆'形,经分析得到了富氧面积随出氧流量与氧气扩散系数变化关系式.相同流量的富氧采用双出氧口弥散形成的富氧面积比单出氧口弥散形成的富氧面积少,且海拔越高富氧面积减少量越大.以上研究结果可为高原低气压环境富氧室供氧设备布置、安装,检测装置设计提供参考.; 祝显强刘应书曹永正曹永正杨雄; 关键词：缺氧环境富氧数值模拟

基于Vermeulen模型的活性炭脱硫研究被引量：1: 2016年; 本文对工业用大颗粒活性炭吸附脱除烟气中SO_2开展了研究.对比分析了固相扩散理论模型与LDF、L-H、Vermeulen 3类经验模型在单颗粒上的吸附模拟结果,其中Vermeulen模型与理论值的吻合度较高.同时基于Vermeulen模型对SO_2在大颗粒活性炭床层中的穿透曲线进行了模拟,并与实验值进行对比,结果表明其准确度较高,判定系数R^2大于0.99.实验结果表明吸附剂的脱硫效率随颗粒粒径的增大而减小,SO_2进气浓度、线速度分别为1 000ppm、0.3m·s^(-1)时,3、5、10mm粒径活性炭床层穿透时间分别为6、4、1min,穿透后Cout/Cin升至20%时所经历的时间分别为34、22、15min;此外,床层最大吸附速率在吸附过程中受内扩散阻力影响而减小,且轴向各点吸附速率逐渐趋于一致.本文研究结果可为工业活性炭对SO_2的吸附脱除研究提供科学参考.; 李子宜刘应书王海鸿杨雄; 关键词：活性炭二氧化硫内扩散

Fe催化CO_2改性活性炭及其吸附性能实验研究被引量：1: 2015年; 以Fe为催化剂,利用CO2气体对分离煤层气所用的活性炭进行改性实验,分别研究铁碳比、活化温度、CO2流量和活化时间对活性炭孔结构及CH4吸附量的影响.结果表明,nFe∶nC=0.12,活化温度650℃,CO2流量3.0L/min,活化时间1.5h是最佳的改性条件;改性后活性炭孔结构更加发达,表面积增大,特别是新增了孔径为5nm^9nm的中孔;在相同的压力(107kPa)和吸附分离因子维持不变的情况下,改性后活性炭对甲烷气体的吸附量相对于原始活性炭提高了16.55%.; 任建良刘应书李永玲张传钊; 关键词：活性炭孔结构

轴向流吸附器内部流场特性被引量：7: 2016年; 以轴向流吸附器内部流场为研究对象,采用CFD软件对其内部气体流动特性进行数值模拟.比较轴向流吸附器内无气体分布器、仅加装单一多孔板气体分布器、加装多孔板气体分布器与单级挡板相结合等3种方式对吸附器内部流场均匀分布的影响.未加装气体分布器的轴向流吸附器内部气流分布严重不均;仅加装单一多孔板气体分布器的轴向流吸附器内部流场的气体流动稍有改善,但气流分布仍不均匀;加装多孔板气体分布器与单级挡板相结合的方式,吸附器内部流场的气体流动得到明显改善.多孔板气体分布器与单级挡板组合使用时,保持气体分布器开孔率不变,开孔孔径为0.003 m时气流分布最为均匀,效果最好;保持开孔孔径不变,气体分布器的开孔率为0.388时气流分布最为均匀.; 王浩宇刘应书吴义民郑新港; 关键词：吸附器流动特性计算流体动力学数值模拟

含氧煤层气在碳分子筛上的吸附动力学被引量：3: 2016年; 为探究基于动力学分离效应的碳分子筛对含氧煤层气的吸附分离特性,对煤层气中CH_4,N_2,O_2三种气体在两种商业碳分子筛(CMS-1,CMS-2)上的吸附动力学和平衡吸附特性开展了研究。结果表明:这两种碳分子筛对CH4的平衡吸附量均大于N_2和O_2,为甲烷选择性吸附剂;通过扩散模型的模拟和分析指出,采用分段微孔扩散模型能够很好地预测3种气体在碳分子筛上的动态吸附过程;CH4,N_2,O_2三种气体分别在Fc为0.5,0.6,0.7之前呈现较快的扩散速率,随后扩散速率明显变慢。CMS-1,CMS-2两种碳分子筛均存在动力学吸附特性和平衡分离特性相互抑制的现象,N_2,O_2与CH4的综合分离因子分别为5.84,18.75,4.20,16.82,表明这两种碳分子筛均具有较好的煤层气的脱氧浓缩性能。; 刘应书张二林杨雄李永玲; 关键词：碳分子筛含氧煤层气

生物质焦油催化裂解过程中酸性催化剂积碳失活与烧焦再生特性被引量：5: 2014年; 为了研究酸性催化剂积碳失活以及再生特性,在固定床反应器上,以高铝砖作为催化剂,进行了生物质焦油催化裂解实验。实验结果表明,由于催化剂表面积碳,造成催化剂活性随着作用时间增加而下降。但当催化剂工作一定时间后,催化剂表面的积碳速率开始变得平缓,单层积碳向多层积碳转变。当积碳速率与反应中焦炭脱除速率达到平衡时,催化剂表面积碳量将趋于稳定。实验中采用烧焦法有效地恢复了催化剂的活性,但是焦炭燃烧会破坏催化剂表面的酸性结构,减少表面活化位,使得再生后的催化剂并不能完全达到新鲜催化剂所具有的催化能力。而且烧焦再生过程中会发生烧结,结晶等现象,改变催化剂的孔隙率、孔径分布、比表面积等物理特性。; 李永玲吴占松; 关键词：生物质焦油催化裂解酸性催化剂活性中心

中间气两步充压对快速真空变压吸附制氧的影响被引量：9: 2016年; 针对快速变压吸附制氧浓度和回收率低问题,提出了用于提高产氧浓度和回收率的中间气两步充压的快速真空变压吸附流程,并对该流程进行了研究。结果表明:在快速真空变压吸附制氧过程中,中间气先在出气端充压可以有效提高产氧浓度,之后再在进气端充压可提高氧气回收率。出气端充压前中间气压力及氧浓度和进气端充压后床层压力是影响产氧浓度和回收率提高的关键参数。当吸附和解吸压力分别为240、60 k Pa时,循环氧气回收率为34.57%,且每天产单位吨氧需吸附剂量为61.18 kg·TPD-1。; 祝显强刘应书杨雄刘文海李永玲; 关键词：制氧数值模拟

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国家自然科学基金(51306017)

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